Унікальне відкриття молекули силану в атмосфері коричневого карлика «Аварія» відкриває нові горизонти в розумінні хімії газових гігантів.
Ця художня концепція показує коричневий карлик — об’єкт, більший за планету, але недостатньо масивний, щоб запустити термоядерну реакцію в своєму ядрі, як зірка. Коричневі карлики гарячі, коли вони утворюються, і можуть світитися, як цей, але з часом їх температура наближається до температури газових гігантських планет, таких як Юпітер. Джерело: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor
Походження загадкового об’єкта
Коричневий карлик, що отримав умовну назву «Аварія», має незвичні фізичні характеристики: надто масивний для планети, але недостатньо — для повноцінної зірки. У цій проміжній категорії він вирізняється винятковою атмосферною структурою, де поєднуються ознаки як молодих, так і старих подібних об’єктів. «Ми хотіли зрозуміти, чому цей коричневий карлик такий дивний, але не очікували знайти силану», — зазначив Пітер Айзенхардт із JPL. Його спектральні особливості залишались нерозгаданими доти, доки не було застосовано спостереження з інфрачервоного телескопа Вебба.
Кремній у космосі: присутній, але невидимий
Кремній є четвертим за поширеністю елементом у Всесвіті, проте його похідні сполуки залишаються малодоступними для виявлення в атмосфері гігантських планет. Замість простих молекул, подібних до силану (SiH?), кремній утворює більш складні оксиди — кварцоподібні хмари, які в умовах Юпітера чи Сатурна опускаються глибоко нижче хмар водяної пари та аміаку. Вони стають невидимими навіть для зондів, що досліджували ці планети поблизу.
Однак у «Аварії» вперше зафіксовано силан — просту кремнієво-водневу молекулу, яка досі вважалася теоретичною. Це підтверджує гіпотезу про існування різних сценаріїв хімічної еволюції в залежності від доступності кисню.
Як показано на цьому графіку, коричневі карлики можуть бути набагато масивнішими, ніж навіть великі газові планети, такі як Юпітер і Сатурн. Однак їм, як правило, не вистачає маси, необхідної для запуску ядерного синтезу в ядрах зірок, що змушує їх світитися. Джерело: NASA/JPL-Caltech
«Аварію» виявлено не професійним астрономом, а волонтером під час аналізу архівних інфрачервоних зображень у проєкті Backyard Worlds: Planet 9. Цей громадський проєкт дозволив користувачам шукати об’єкти, не виявлені автоматичними алгоритмами. Зображення надані телескопом NEOWISE, який було перепрофільовано для спостережень за об’єктами на околицях Сонячної системи. Саме тут виявлено тьмяний об’єкт, що не вписувався у відомі класифікації.
«Всесвіт продовжує нас дивувати», — підсумував Айзенхардт, наголошуючи на важливості непередбачуваних відкриттів.
Незвичайна хімія стародавнього об’єкта
«Аварія» є одним із найстаріших коричневих карликів, сформованих приблизно 10–12 мільярдів років тому, коли космічний хімічний склад був суттєво іншим. У ранньому Всесвіті переважали водень і гелій, а концентрація кисню — була низькою. За таких умов кремній не зв’язувався з киснем, а формував простіші сполуки, зокрема силан.
Наявність силану пояснюється саме нестачею кисню, що перешкоджала утворенню традиційних оксидів. «Коли кисень доступний, він з’єднується з кремнієм настільки легко, що силан практично не утворюється», — йдеться у дослідженні, опублікованому в Nature.
Коричневий карлик, який отримав прізвисько «Аварія», видно в нижньому лівому куті цього відео, яке показує дані з нині виведеного з експлуатації космічного апарату NASA NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer), запущеного в 2009 році під назвою WISE. Джерело: NASA/JPL-Caltech/Dan Caselden
Спостереження за атмосферою «Аварії» відкривають шлях до глибшого розуміння динаміки кремнієвих сполук у різних умовах. Це важливо для аналізу не лише коричневих карликів, а й планет-гігантів, екзопланет і потенційно населених світів. «Вивчаючи різноманіття атмосфер, ми готуємося до аналізу складних даних, пов’язаних з іншими світами», — пояснив Жаклін Фаерті.
Виявлення силану змушує переглянути моделі атмосфер планет та коричневих карликів. Воно підкреслює важливість історичного контексту — моменту утворення об’єкта та його хімічного середовища.
Дослідницька цінність коричневих карликів
Коричневі карлики, на відміну від екзопланет, часто не мають яскравої зірки поблизу, яка б заважала спостереженням. Вони стають ідеальними об’єктами для вивчення екзотичної хімії атмосфери. У цьому контексті «Аварія» — не лише астрономічна знахідка, але й приклад того, як навіть крайні випадки можуть пролити світло на загальні закономірності.
Висновки з її вивчення вплинуть на розуміння не лише газових гігантів, а й скелястих планет, подібних до Землі. Це частина довгострокової підготовки до головного виклику сучасної науки — ідентифікації ознак життя за межами Сонячної системи.
#Телескоп #Вебба #знайшов #силан #дивному #карлику
Source link
